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家蚕基因竟和人的类似?未来蚕丝蛋白可以修补人体器官
蚕不再是平常的蚕,桑不再是古老的桑。在向仲怀绘制的一系列基因组框架图中,一个全新的桑蚕世界正在开启并不断延展。
持续降雨,重庆的这个夏季凉爽怡人,校园的一些路面甚至长了薄薄青苔,很滑,稍不注意就会摔倒。向仲怀院士拒绝搀扶,82岁的他,精神矍铄,走得稳、走得快。他奕奕有风骨,温雅而蕴藉,边走边讲,讲蚕、讲桑树、讲基因、讲丝路、讲路过的古老建筑、雕塑和身旁的湖。这些平淡的事物经他一讲,顿时鲜活起来。
人们称他为“21世纪丝绸之路的领航人”“现代丝绸之父”(准确说是当代),他和他的团队绘制出世界第一张家蚕基因组框架图、世界第一张桑树基因组框架图、迄今为止最详尽的蚕类基因组变异图谱……他为人类推开了通往蚕桑新世界的那扇大门。因为他,科学家第一次窥探到了家蚕的秘密。
而他成功的秘密鲜为人知,好像还裹藏在蚕茧中。
正在进行的“牢记初心、不忘使命”重庆市优秀共产党员先进事迹巡回报告会上,向仲怀谈到了这个秘密。他说:“丝绸之路是我们祖先对世界文明的伟大贡献……为祖国至高荣誉,为民族文化传承,为我国蚕业发展,我们一定要不辱使命,一定要赢得竞争
!”
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向仲怀院士
新家蚕新“劳作”:监测地震、生产药物
家蚕是昆虫,完全变态的昆虫。有国家将昆虫称为“21世纪最大的未利用资源”,强力推进以家蚕为主的“昆虫产业”,提出“以独创的昆虫制品挑战世界”。但这些设想,只有等到2009年家蚕基因组计划基本完成后,才有了关键的理论基础和技术平台。
蚕只能吐丝吗?现在,这是一个落后的问题。
地震频频,谁能准确地监测地震?是家蚕!研究发现,家蚕对地震非常敏感。一年四季可养蚕,投入不大。这一发现可能改变地震生物监测的路径。
家蚕真是一个敏感的“宝宝”,对毒素、毒物敏感,换一种说法——识毒高手。古代用银针辨毒,今后可能改用家蚕。食物、饮用水以及医疗环境、土壤环境是否有毒,霉花生中的黄曲霉素、蔬菜中的残留农药、动物或环境中的微量激素,辨识这些,对家蚕来说小菜一碟。
如果你用一根针刺一下家蚕,或者袭击它,它会迅速产生抗菌蛋白质以防御外敌(家蚕具有独特的自身防御机能),现已经发现200多种这样的抗菌蛋白质,它们可以生产出抗菌肽之类的高强抗菌力的药物。这是目前研究的热点。
你血糖、血压高吗?家蚕能给你安全的降糖、降压药。
你不喜欢自己变得苍老,那就用家蚕生产的抗衰老药物。
孩子免疫能力弱,怎么办?家蚕可以生产提高免疫力的物质。
感冒了,吃点家蚕抗病毒药物……
家蚕和人具有相似性。这是家蚕基因组框架图和精细图透露出的最了不起的信息。作为最新的模式生物,“家蚕在基础生命体系、物质代谢、能量代谢和遗传等方面与人类有很大相似性。”家蚕遗传资源丰富,存在大量突变,有瘤、尿酸代谢异常、发育畸形以及各类怪病,这与人的肿瘤、糖尿病、痛风、异常神经传导、异常行为、不孕不育、发育畸形等有着相似的疾病模型。
研究蚕之病,可助治疗人之病。
家蚕更像一座工厂——生物工厂。
家蚕是蛋白质“天才”,蛋白质转化能力极高,一头蚕可以生产0.5克绢丝蛋白质,纯度高,易精制,蚕丝蛋白可以修补人体器官;
通过转基因技术,可以使蚕、蚕蛹含有某种特殊功能成分,成为高附加值的昆虫食品、医药保健食品、化妆品;
运用基因技术,将编码有用蛋白质的基因整合到家蚕的基因中,高效生产出高纯度的药用蛋白质,这时,家蚕成为生物反应器,源源不断为我们生产各种蛋白质。
桑树呢?
它根生叶茂,抗污染、抗风沙、抗旱、耐盐碱、适生性强、易栽培,保水固土防沙。桑树改善空气,欧美有国家选择桑树用来作行道树。它全身是宝,桑叶、桑椹、桑皮、桑根是中药材,含有桑叶的中药材有十多种。此外,桑叶还是广式凉茶的重要成分。桑树还用于生产食品、饲料、木地板、套装门、蘑菇、香菇、木耳、灵芝、平菇、茶树菇等。
蚕不再是平常的蚕,桑不再是古老的桑。在向仲怀绘制的一系列基因组框架图中,一个全新的桑蚕世界正在开启并不断延展。
“我不能接受21世纪丝绸之路从日本出发”
抗日战争爆发那一年,向仲怀出生在涪陵城半边街。四年后,日机轰炸涪陵,向家被迫迁回武隆凤来乡。六十多年后,向仲怀和日本展开一场新的战争,历史的安排常常让人猜不透。
他在家乡开始儒家诗书礼的启蒙教育,读四书四经,“唯缺《易经》,所以现在我不知风水,不知风向。”传统文化浸润其成长,他既有科学家的严谨又有传统知识分子的儒雅,在建立新蚕桑学的同时开启了蚕丝文化研究。他风趣地将培育的新家蚕唤作“夏芳、秋白”。
1962年,大学毕业四年后,因能力突出,他当了知名家蚕遗传学家蒋同庆教授的助手,这是很重要的一年:这一年,他与同样学蚕桑的陈祖佩完婚,两人恩爱一生。同事说:“向院士直接由讲师破格升为教授,从普通老师提拔为蚕学系主任、蚕桑丝绸学院院长,又从院长破格提拔为校长,没有任过副职,唯一担任过的副职,可能就是在家里当了个二把手。”
这个时候,日本蚕桑科学快速发展(近百年来,日本是蚕业最先进的国家)。1982年,向仲怀“带着振兴祖国蚕业的使命”留学日本信州大学,20年后,他打赢了日本挑起的那场决定“21世纪丝绸之路出发点”的科技战。
1995年,向仲怀入选中国工程院院士,第二年他提出家蚕基因组计划,这太超前了——四年后人类基因组草图才发布。基因成为新世纪第一个科学热点,生物科学的基因组时代到来,家蚕基因组成为国际竞争热点。“基因草图就像跑马圈地,谁先绘出图,就相当于谁占领了这个领域,抢占了制高点。”向仲怀说。
日本先站了出来。2001年8月,在法国里昂召开家蚕基因组国际会议,8个国家20多位科学家参会,唯独没有中国。向仲怀说:“当时心里很不是滋味,几个晚上彻夜难眠,我觉得无论是蚕桑科学和产业的发展,还是丝绸文化的传承、民族精神的弘扬,我们都应该正面迎接这个挑战。中国作为蚕丝大国,不能缺席!目前中国蚕学界,就只有我一个院士,如果我不站出来,国内就没有人出来牵头了。”
我们迅速启动家蚕基因表达标签序列(EST)测序研究,短时间完成了10万条EST的测序,超过日本五倍,他们无论怎么追赶,也赶不上,这就是实力。“2002年筑波会议,日本先讲,讲完后,我们再讲,所有人震惊了,没人想到我们会超过日本。日本当晚把他们的科学家召集起来和我们一起开会,讨论到12点,最后达成中日合作完成家蚕基因组的国际合作计划。双反各占一半。”
2003年,日本突然撕毁协议,自己单独做,并将这一年确定为“日本21世纪丝绸之路元年”。
“我不能接受21世纪丝绸之路从日本出发。家蚕是我们祖先留给我们的无比珍贵的遗产,丝绸之路是我们祖先对世界文明的伟大贡献,岂容篡改!”向仲怀即刻去日本协调,但日方避而不见。
“科学研究只有第一,没有第二。”
“你不把这个事情做成,历史上没有第二次机会。”
这不是一根丝的争夺。一场围绕丝绸之路的争夺战悄然打响。
21世纪丝绸之路必须从中国出发!向仲怀又一次决定“我们自己干”。
120多名技术人员和项目组300多名工作人员(每天工作12个小时以上),苦战100天完成基因组计划,中国率先绘出家蚕基因组框架图,比日本的计划提前了一年。
2008年,向仲怀带领团队绘制家蚕基因组精细图;又两年,完成多项基因组图谱。2011年,当年日本基因组计划的首席科学家三田教授来蚕学宫工作,日本东京大学岛田教授感慨地对向仲怀说:“我们现在已没法同你们竞争了!”
这是全世界最大的家蚕基因库
“蚕学宫”坐落在西南大学校园内,外形古朴壮观,令人敬仰。这里是桑蚕之宫,“家蚕基因组生物学”国家重点实验室在此,每年来自世界各地的科学家来此取经交流。
蚕学宫散发着浓郁的历史与人文气息。一楼大厅右边,有袁隆平送来的巨幅湘绣《国魂花魁》,镌刻于金丝楠木的《蚕学宫赋》,——“入此门兮情何以寄,登此殿兮君谁与师”;大厅左边,一幅气势恢宏的国画《雄关漫道》,“开始他们准备画白帝城,我不同意。虽然景观好,但白帝城托孤,和这里不搭。”向仲怀说。
虽然退了,向仲怀每天依旧按时上下班。“他坐在这里,大家才安心。”老师们这样说。
办公室侧边的会议室里,一幅临摹的《兰亭集序》很独特,当年王羲之在茧纸上完成这一鸿篇巨制,如今向仲怀在转基因的茧纸上一挥而就;还有一幅三人合影照,向仲怀、袁隆平和吴明珠,三位院士,三位都毕业于西南大学,都做育种。
历史在这里汇聚并开启。
向仲怀带我们到去看桑树。桑树室非常凉爽,空调日夜开着。几百颗桑树,栽在几百个玻璃瓶里,它们还没一颗豆芽高,那么稚嫩,绿得那么纯粹。它们的科学价值不逊于家蚕。
从蚕学宫出来,穿过一片不大的湖,上一小段儿缓坡,就到了家蚕基因资源库。这里近740个品系的家蚕,“是全世界最大的家蚕基因库,也是最漂亮的,”向仲怀介绍。
基因库大楼一侧是工地,路边堆满钢筋。在建什么?“这里是最早的基因库,我进大学那会儿,蒋老就在这儿培育、研究家蚕遗传学,后来很多院校的基因库相继关了,只有我们的一直保存了下来。”向院士继续:“现在学校要重建,恢复当年的样貌,算是历史文物了。”
5层楼,30间蚕室,每间都养了蚕。孵出刚5天,蚕像一只蚂蚁那么长,黝黑,从覆盖的桑叶下面慢慢爬上来。它们一天翻一倍地长,25天长大,那时色彩斑斓。
这里保存着全世界90%的家蚕品种,有从日本、美国送来的,还有一部分是过去保存下来的,另一部分为“我们新发现的品种”。
“如今要是哪个国家,哪个地区发现了有新品,别人都会送来,因为我们是全球最大的。”向仲怀说。
这是全世界重要的宝贝,“我们无论如何要守好。”

要求女儿女婿从日本回重庆做科研
准备离开家蚕基因资源库时,几位年轻科研人员把向院士送出来。向院士不断叫他们回去。
差不多走了五六步,向院士突然转身走回去,走到他们面前,轻声说:“你们有问题就来找我,有什么问题,都可以来办公室找我。”
向仲怀对这里的一切,对这里的每个人都倾注了感情。
他说过这样一段话: “为什么自己从日本留学回国后其它地方给我好的位置,我也不去呢?因为我总觉得,蒋老先生教给了我们这些,又教了我基因库这一整套,我离开这里,对不起老先生,也对不起学校。”
7月17日上午,在他办公室,他再次谈到这一问题:“我到哪里去都比在这里的待遇要好。但是,我的根在这里,我的土壤在这里,我所有的研究和团队在这里,基因库在这里。这些都在这里,我为什么要走?!”像每一种珍奇之花,必须生长在适合它的独特土壤和环境中。
据介绍,向仲怀不仅自己回来了,还要求在日本的女儿和女婿放弃在日本的工作,回到自己出生的地方,回到西南大学做科研。
向仲怀从办公桌上抽出一本书——他的博士论文,封面是日文,日期2000年6月。这个论文很有故事。日本非要向仲怀拿一个博士学位,他多次拒绝。1994年,日本方面希望他过去,给三个月时间,每月40万日元,他再次拒绝,那个时候向仲怀已经是博导了。“1999年,我当年留学的老师把几位教授找来,提出要我一定拿这个博士学位。他说:这个学位,对你没有好处,但是对我的学校有好处,我这个学校一定要你这个博士。既然我的老师都出面了,我再无法拒绝,就把当年的研究当论文,我的博士学位比我的博士生拿学位还要晚。”
“您的初心是什么?”
“把祖先留下来的产业牢牢地掌握在我们自己的手中,好好守住这份遗产。”
谈到人生感悟,向仲怀说:“自己该做什么一定要清楚,位置摆正,不要着意去追求什么,不为名利所困,这样路就平坦了,自己这样去做,慢慢地总会遇见好的机遇。做一件事情不能像抽烟一样,抽完一支就扔了。”
多年前,中国蚕桑代表团赴印度考察,向仲怀为团长,当印方向他行“吻足礼”,并称他为“现代丝绸之父”的时候,向仲怀谦逊地说“我只是丝路驼队的一枚驼铃”。
向仲怀在他谱写的《丝路驼铃》这首歌曲中唱到:驼铃叮当,原野回荡,丝绸古道,笛声悠扬……

 

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